KR20120052511A - 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조 - Google Patents

농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조 Download PDF

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KR20120052511A
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조는 농용 작업차량의 엔진 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 후처리장치를 엔진룸 내에 취부하는 구조로서, 상기 배기가스 후처리장치는, 엔진의 배기매니폴드 상부에서 엔진의 길이방향을 따라 평행하게 배치되고, 배기가스 유입구 하부에 터보차저가 위치되며, 상기 배기가스 유입구가 터보차저와 플랜지관으로 결합되고, 상기 엔진과 배기가스 후처리장치 사이에 배기가스 후처리장치의 하중이 지지되도록 하는 고정수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조{Fixing structure of Exhaust Gas After treatment Device}
본 발명은 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조에 관한 것이다.
트랙터와 같은 농업용 작업차량의 대부분은 디젤엔진(Diesel Engine)을 통한 주행동력 및 작업동력을 제공받게 된다.
이러한, 디젤엔진(Diesel Engine)은 경유 또는 중유를 연료로 압축, 점화에 의해 작동하는 왕복운동형 내연기관을 말하며, 내구성이 우수한 반면 가솔린엔진과 비교하여 대기오염에 심각한 영향을 주는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM: Particulate Matter)의 배출이 심한 단점이 있다.
따라서, 각국에서는 디젤엔진의 배기가스 규제를 강화하고 있으며, 기술적으로 연료분사시기를 지연하고, 배기가스 재순환 장치를 사용하여 질소산화물의 농도를 저감하며, 입자상 물질을 감소시키기 위해 엔진의 연소성능을 개선하는 등의 다양한 대책을 강구하고 있는 실정이다.
특히, 후처리 기술로는 입자상 물질(PM) 중 고비점 탄화수소를 정화하는 산화촉매, 과잉 산소 분위기에서 질소산화물(NOx)을 분해 또는 환원하는 DeNOx촉매, 입자상 물질(PM)을 필터로 걸러주는 디젤 입자상 물질(매연) 여과용 필터(DPF) 등이 있다.
이 중에서, 매연여과필터(DPF: Diesel Particulate Filter)는 디젤엔진에서 배출되는 입자상 물질을 필터로 포집한 후 이것을 태우고(재생) 다시 입자상 물질을 포집하여 계속 사용하는 기술로서 매연을 80% 이상 저감할 수 있어서 성능면에서는 아주 우수한 배기가스 후처리장치로 알려져 있다.
하지만, 이러한 매연여과필터(DPF)(이하, 배기가스 후처리장치로 통칭함)는 부피가 크고 무거운 단점이 있어 기존의 작업차량에 탑재하여 사용하는데 많은 어려움이 있었다.
특히, 이러한 배기가스 후처리장치는 입자상 물질의 확실한 연소 제거나 충분한 촉매활성을 얻기 위해서 소정 온도 이상의 배기온도를 필요로 하기 때문에 그 특성상 엔진에 최대한 근접한 위치에 설치할 수 밖에 없는 제한적인 문제가 있었다.
따라서, 이와 같은 배기가스 후처리장치를 엔진룸 내에 설치하는 것이 필연적인데, 기존의 엔진룸 구조가 협소하여 설치공간을 확보하는데 많은 어려움이 있었다.
또한, 농업용 작업차량이 대부분 고마력 엔진을 탑재하기 때문에 주행진동이 심하게 발생되는데, 이때에 배기가스 후처리장치를 견고히 지지할 수 있도록 하는 고정수단이 마련되어 있지 못하면 배기가스 후처리장치가 진동충격에 의해 파손되거나 정화기능에 손상을 가할 수 있고, 심할 경우에는 배기가스 후처리장치가 주행 중 고정위치를 벗어나 주변구조물, 특히 엔진에 충돌함으로써, 심각한 고장 및 사고를 유발할 수 있게 된다.
상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 배기가스 후처리장치를 엔진의 배기매니폴드 상부에서 엔진의 길이방향을 따라 평행하게 배치되도록 하고, 배기가스 유입구 하부에 터보차저가 위치되도록 하며, 상기 배기가스 유입구가 터보차저와 플랜지관으로 결합되도록 함으로써, 엔진의 배기가스 출구와 배기가스 후처리장치의 배기가스의 유입구 사이의 거리를 최단거리로 축소시켜 배치되도록 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 엔진과 배기가스 후처리장치 사이에 배기가스 후처리장치의 하중이 지지되도록 하는 고정수단이 설치됨으로써, 배기가스 후처리장치의 처짐 및 진동 충격을 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정수단을 설치함에 있어서, 엔진 케이스를 가공하거나 기존의 엔진룸 구조를 변경하지 않고 브라켓을 추가 설치하여 지지되도록 하는 구조를 제안하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 제공함에 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 농용 작업차량의 엔진 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 후처리장치를 엔진룸 내에 취부하는 구조로서, 상기 배기가스 후처리장치는, 엔진의 배기매니폴드 상부에서 엔진의 길이방향을 따라 평행하게 배치되고, 배기가스 유입구 하부에 터보차저가 위치되며, 상기 배기가스 유입구가 터보차저와 플랜지관으로 결합되고, 상기 엔진과 배기가스 후처리장치 사이에 배기가스 후처리장치의 하중이 지지되도록 하는 고정수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 배기가스 후처리장치가 플라이휠 하우징을 정면에서 바라보았을 때 엔진의 좌측 상부에 배치되도록 할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 후처리장치는 배기가스의 유입구를 엔진 후방 쪽에 형성하고, 정화가스의 배출구를 엔진 전방 쪽으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 배기가스 후처리장치는 정화가스의 배출구를 엔진룸의 바닥쪽을 향하도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 플랜지관은 곡관형태로 절곡되며, 수평방향의 관 끝에 터보차저와 결합되는 플랜지결합부를 형성하고, 수직방향의 관 끝에 배기가스 유입구와 결합되는 또 다른 플랜지결합부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 고정수단은, 배기매니폴드의 일측에 용접시켜 확장되도록 한 덧살플레이트; 및 상기 덧살플레이트에 지지대 하부가 고정되고, 상기 지지대의 상부에 연장된 거치플레이트를 이용해 배기가스 후처리장치의 저면이 지지되도록 한 마운팅 브라켓;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 지지대는 덧살플레이트 상부에 착탈 결합되기 위한 플랜지 결합부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 거치플레이트는 지지대 상부의 횡방향으로 가로대가 형성되고, 상기 가로대의 양측 끝단에서 수직방향으로 세워져 배기가스 후처리장치의 저면을 지지하도록 측판이 형성될 수 있다.
상기한 구성에 따른 본 발명은 배기가스 후처리장치를 엔진의 배기매니폴드 상부에서 엔진의 길이방향을 따라 평행하게 배치되도록 하고, 배기가스 유입구 하부에 터보차저가 위치되도록 하며, 상기 배기가스 유입구가 터보차저와 플랜지관으로 결합되도록 함으로써, 엔진의 배기가스 출구와 배기가스 후처리장치의 배기가스의 유입구 사이의 거리를 최단거리로 축소시켜 배치되도록 함으로써, 에너지효율을 향상시키는 한편, 배기가스 후처리장치의 정화성능이 향상되도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 엔진과 배기가스 후처리장치 사이에 배기가스 후처리장치의 하중이 지지되도록 하는 고정수단이 설치됨으로써, 배기가스 후처리장치의 처짐 및 진동 충격을 안정적으로 지지할 수 있게 되어 배기가스 후처리장치의 수명 및 정화성능을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 고정수단을 설치함에 있어서, 엔진 케이스를 가공하거나 기존의 엔진룸 구조를 변경하지 않고 브라켓을 추가 설치하여 지지되도록 하는 구조를 제안함으로써, 엔진에 가해지는 영향을 최소화할 수 있고, 경제적인 효과를 갖게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 작업차량의 엔진룸을 도시한 외형도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 설명하기 위해 엔진룸의 내부구조를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 설명하기 위한 요부를 확대한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 설명하기 위해 엔진룸 내부를 차체 후방에서 전방 쪽으로 바라본 상태의 측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 작업차량의 엔진룸을 도시한 외형도이다.
도 1을 참조하면, 트랙터의 엔진룸(100)이 개시되고 있다. 상기 엔진룸(100)은 상부로 개방이 가능한 본넷(110)에 의해 내부의 엔진(120)이 보호되는 구성으로 이루어지고 있다.
도 1을 통해 엔진룸(100)을 바라봤을 때, 좌측이 엔진(120)의 전방 쪽이 되고, 우측이 엔진(120)의 후방 쪽이 된다.
상기 엔진(120)을 통해 발생된 동력은 엔진(120) 후방 쪽의 플라이휠 하우징(130)을 거쳐 트랜스미션(미도시)으로 전달되며, 이때, 상기 엔진(120)의 전방 쪽 엔진룸(100) 공간을 이용해 엔진(120)을 냉각시키기 위한 라디에이터장치가 설치될 수 있다.
상기 엔진룸(100)의 본넷(110)이 제거된 상태의 내부구조를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 설명하기 위해 엔진룸의 내부구조를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조를 설명하기 위한 요부를 확대한 사시도이다.
도 2, 도 3을 참조하면, 트랙터의 엔진(120)에서 발생된 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 후처리장치(200)가 엔진룸(100) 내에 고정수단(300)을 이용해 취부되고 있다.
여기서, 상기 배기가스 후처리장치(200)에 대해 설명하면, 디젤엔진에서 배출되는 입자상 물질을 필터로 포집한 후 이것을 태우고 다시 입자상 물질을 포집하여 계속 사용하도록 하는 것으로서, 배기가스 배출기준을 충족시키기 위하여 귀금속 촉매장치를 사용하게 되며, 이와 같은 배기가스 후처리장치(200)는 엔진(120)의 터보차저(150) 측에 직접 연결되고 있다.
이와 같은 배기가스 후처리장치(200)는 외관이 캐닝(canning)으로 이루어져 있고, 상기 캐닝은 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst; 이하 'DOC'라 한다)를 감싸서 보호하는 DOC캐닝과, 매연여과장치(Diesel Particulate Filter; 이하 'DPF'라 한다)를 감싸서 보호하는 DPF캐닝으로 이루어지게 되는데, 상기 DOC캐닝 측에는 엔진(120)의 터보차저(150)에 결합되기 위한 배기가스 유입구(210)가 구비되어 있고, 상기 DPF캐닝 측에는 머플러 파이프(미도시)와 연결되는 정화가스 배출구(220)가 구비될 수 있다.
다시 도 2, 도 3을 참조하면, 상기 배기가스 후처리장치(200)는 엔진(120)의 배기매니폴드(140) 상부에서 엔진(120)의 길이방향을 따라 평행하게 배치되고, 배기가스 유입구(210) 하부에 터보차저(150)가 위치되며, 상기 배기가스 유입구(210)가 터보차저(150)와 플랜지관(160)을 이용해 결합된다.
이때, 상기 배기가스 후처리장치(200)는 플라이휠 하우징(130)을 정면에서 바라보았을 때 엔진(120)의 좌측 상부에 배치되도록 할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 후처리장치(200)의 배기가스의 유입구(210)를 엔진(120)의 후방 쪽에 형성되도록 하고, 정화가스의 배출구(220)를 엔진(120)의 전방 쪽에 형성되도록 할 수 있다.
이때, 상기 배기가스 후처리장치(200)의 배기가스 유입구(210) 및 정화가스 배출구(220)가 엔진룸(100)의 바닥 쪽을 향하도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 정화가스 배출구(220)는 엔진룸(100)의 외부로 연장된 머플러 파이프 측에 연결되도록 할 수 있고, 이를 통해 배기가스가 대기 중에 방출되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 터보차저(150)의 원리에 대해 설명하면, 터보차저(Turbo Charger)라 함은 에서 필연적으로 발생하는 의 배출가스 압력을 이용해 터빈을 돌린 후, 이 회전력을 이용해 흡입하는 공기를 대기압보다 강한 압력으로 밀어 넣어 출력을 높이기 위한 기관을 일컫는다.
상기 터보차저(150)와 배기가스 후처리장치(200) 사이를 연결하도록 된 플랜지관(160)은 곡관형태로 절곡되며, 수평방향의 관 끝에 터보차저(150)와 결합되는 플랜지결합부가 형성되도록 하고, 수직방향의 관 끝에는 배기가스 유입구(210)와 결합되는 또 다른 플랜지결합부가 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 도 2, 도 3을 통해 고정수단(300)에 대해 자세히 설명한다. 상기 고정수단(300)은 덧살플레이트(310) 및 마운팅 브라켓(320)으로 구성된다.
상기 덧살플레이트(310)는 마운팅 브라켓(320)을 설치하기 위한 베이스구조물로서, 배기매니폴드(140)의 일측에 용접, 볼트 결합 등의 방법으로 지지면적을 확보할 수 있다. 이때, 차체 또는 배기가스 후처리장치(200)의 용량에 따라 덧살플레이트(310)의 크기나 두께 등을 변경할 수 있다.
그리고, 및 상기 마운팅 브라켓(320)은 덧살플레이트(310)에 지지대(321) 하부가 고정되고, 상기 지지대(321)의 상부에 연장된 거치플레이트(323)를 이용해 배기가스 후처리장치(200)의 저면이 지지되는 구조로 이루어질 수 있는데, 상기 지지대(321)는 덧살플레이트(310) 상부에 착탈 결합되기 위한 플랜지 결합부(321a)를 형성할 수 있다.
상기 지지대(321)는 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 파이프 형태의 구조물로 제작될 수 있고, 그 단부에 수평방향으로 확장된 플랜지 결합부(321a)가 형성되도록 할 수 있다.
상기 플랜지 결합부(321a)를 통해 덧살플레이트(310) 사이가 볼트 결합되도록 할 수 있고, 이로 인해 분해조립이 자유롭게 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 지지대(321)의 상부에 설치되는 거치플레이트(323)에 대해 설명하면, 지지대(321) 상부의 횡방향으로 가로대(323a)가 형성되고, 상기 가로대(323a)의 양측 끝단에서 수직방향으로 세워져 배기가스 후처리장치(200)의 저면을 지지하도록 측판(323b)이 형성된다.
이때, 상기 측판(323b)은 상부단이 배기가스 후처리장치(200)의 외면 곡률과 동일한 곡률로 제작되어 지지면적을 최대화 시킬 수 있다.
또한, 상기 측판(323b)은 배기가스 후처리장치(200)에 용접되도록 하거나, 볼트 결합되도록 할 수 있다.
도 2, 3에서 도시되는 본 발명의 배기가스 후처리장치(200)는 몸체를 형성하는 캐닝(canning)을 다수로 분할시켜 부분별로 플랜지 결합되도록 함으로써, 분해 및 조립이 자유롭도록 하고 있다. 이때, 상기 캐닝의 플랜지 결합부를 이용해 거치플레이트(323)의 측판(323b)이 볼트 결합되도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명은 엔진(120) 구동에 따른 배기가스가 배기매니폴드(140) 측으로 배출되고, 이후, 배기매니폴드(140) 측에 설치된 터보차저(150)로 유입되어 터빈을 구동시키게 된다. 이후 상기 배기가스는 터보차저(150)에 연결된 플랜지관(160)을 통해 배기가스 후처리장치(200)의 배기가스 유입구(210)로 공급된다.
상기 배기가스 유입구(210)를 통해 배기가스 후처리장치(200) 내로 공급된 배기가스는 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst) 및 매연여과장치(Diesel Particulate Filter)를 거쳐서 정화되고, 정화가스 배출구(220)를 통해 대기 중에 배출된다. 이때, 상기 정화가스 배출구(220)를 엔진룸(100) 외부에 설치한 머플러 파이프와 연결되도록 할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 배기가스 후처리장치를 엔진의 배기매니폴드 상부에서 엔진의 길이방향을 따라 평행하게 배치되도록 하고, 배기가스 유입구 하부에 터보차저가 위치되도록 하며, 상기 배기가스 유입구가 터보차저와 플랜지관으로 결합되도록 함으로써, 엔진의 배기가스 출구와 배기가스 후처리장치의 배기가스의 유입구 사이의 거리를 최단거리로 축소시켜 배치되도록 함으로써, 에너지효율을 향상시키는 한편, 배기가스 후처리장치의 정화성능이 향상되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 엔진과 배기가스 후처리장치 사이에 배기가스 후처리장치의 하중이 지지되도록 하는 고정수단을 통해서, 배기가스 후처리장치의 처짐 및 진동 충격을 안정적으로 지지할 수 있게 되어 배기가스 후처리장치의 수명 및 정화성능을 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 고정수단을 설치함에 있어서, 엔진 케이스를 가공하거나 기존의 엔진룸 구조를 변경하지 않고 브라켓을 추가 설치하여 지지되도록 하는 구조를 제안함으로써, 엔진에 가해지는 영향을 최소화할 수 있게 된다.
100: 엔진룸
110: 본넷
120: 엔진
130: 플라이휠 하우징
140: 배기매니폴드
150: 터보차져
160: 플랜지관
200: 배기가스 후처리장치
210: 배기가스 유입구
220: 정화가스 배출구
300: 고정수단
310: 덧살플레이트
320: 마운팅 브라켓
321: 지지대
321a: 플랜지결합부
323: 거치플레이트
323a: 가로대
323b: 측판

Claims (8)

  1. 농용 작업차량의 엔진(120) 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 후처리장치(200)를 엔진룸(100) 내에 취부하는 구조로서,
    상기 배기가스 후처리장치(200)는, 엔진(120)의 배기매니폴드(140) 상부에서 엔진(120)의 길이방향을 따라 평행하게 배치되고, 배기가스 유입구(210) 하부에 터보차져(150)가 위치되며, 상기 배기가스 유입구(210)가 터보차져(150)와 플랜지관(160)으로 결합되고, 상기 엔진(120)과 배기가스 후처리장치(200) 사이에 배기가스 후처리장치(200)의 하중이 지지되도록 하는 고정수단(300)이 설치되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스 후처리장치(200)가 플라이휠 하우징(130)을 정면에서 바라보았을 때 엔진(120)의 좌측 상부에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스 후처리장치(200)는 배기가스의 유입구(210)를 엔진(120) 후방쪽에 형성하고, 정화가스의 배출구(220)를 엔진(120) 전방쪽으로 형성하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기가스 후처리장치(200)는 정화가스의 배출구(220)를 엔진룸(100)의 바닥쪽을 향하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 플랜지관(160)은 곡관형태로 절곡되며, 수평방향의 관 끝에 터보차저(150)와 결합되는 플랜지결합부를 형성하고, 수직방향의 관 끝에 배기가스 유입구(210)와 결합되는 또 다른 플랜지결합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고정수단(300)은,
    배기매니폴드(140)의 일측에 용접시켜 확장되도록 한 덧살플레이트(310); 및
    상기 덧살플레이트(310)에 지지대(321) 하부가 고정되고, 상기 지지대(321)의 상부에 연장된 거치플레이트(323)를 이용해 배기가스 후처리장치(200)의 저면이 지지되도록 한 마운팅 브라켓(320);을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 지지대(321)는 덧살플레이트(310) 상부에 착탈 결합되기 위한 플랜지 결합부(321a)를 형성하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 거치플레이트(323)는 지지대(321) 상부의 횡방향으로 가로대(323a)가 형성되고, 상기 가로대(323a)의 양측 끝단에서 수직방향으로 세워져 배기가스 후처리장치(200)의 저면을 지지하도록 측판(323b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차량의 배기가스 후처리장치의 취부구조.
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